Metode Pengujian untuk Peralatan GIS 35 kV Baru Terpasang
GIS (Peralatan Pemutus Tenaga yang Diisolasi dengan Gas) menawarkan keuntungan seperti struktur kompak, operasi fleksibel, interlock yang andal, umur layanan yang panjang, operasi bebas perawatan, dan jejak tanah yang kecil. Ini juga memiliki banyak keunggulan yang tidak tergantikan dalam kinerja isolasi, ramah lingkungan, dan penghematan energi, dan semakin banyak diterapkan di perusahaan industri dan pertambangan, bandara, kereta api, metro, stasiun tenaga angin, dan bidang lainnya.
Suatu perusahaan memiliki substansi 35 kV indoor yang awalnya dilengkapi dengan peralatan pemutus tenaga yang diisolasi udara terdiri dari 10 panel. Peningkatan ini menambah 4 panel baru. Namun, area situs asli tidak dapat menampung persyaratan panel yang diperluas. Selain itu, mempertimbangkan usia pelayanan peralatan dan kinerja keselamatan, substansi 35 kV sedang direnovasi dengan peralatan pemutus tenaga logam tertutup yang diisolasi gas SF₆. Area ruang switchgear yang ada dapat memenuhi persyaratan peningkatan, dan kinerja keselamatan keseluruhan peralatan listrik akan meningkat secara signifikan.
Artikel ini mempelajari, berdasarkan komponen utama switchgear, uji-ujian berikut masing-masing: uji isolasi rangka dan busbar, uji pemutus sirkuit vakum, uji transformator tegangan, uji transformator arus, uji pelindung lonjakan arus logam oksida, dan uji kabel daya.
1. Klasifikasi Item Uji dan Penyusunan Urutan
Bagian Bus III substansi 35 kV terdiri dari sistem dua bus yang dibentuk oleh 14 unit switchgear IEE-Business ZX2 tipe SF₆. Semua bagian hidup primer di dalam kabinet dipasang di dalam enklosur gas-sealed, sehingga membuat uji pencegahan langsung sulit. Oleh karena itu, uji harus dilakukan dengan membentuk sirkuit uji menggunakan unit switchgear tetangga. Banyak bagian konduktif, seperti transformator tegangan dan busbar, menggunakan koneksi plug-in. Untuk memastikan kontak yang baik pada semua sambungan plug busbar, pengukuran resistensi kontak DC harus dilakukan pada semua sambungan. Selama uji, plug uji sementara harus dipasang di soket kabel untuk digunakan sebagai titik akses uji, yang meningkatkan kesulitan dan beban kerja uji. Oleh karena itu, urutan uji harus disusun secara wajar untuk meminimalkan beban kerja. Memperhatikan faktor-faktor di atas, uji peralatan listrik untuk Bagian Bus III 35 kV dilaksanakan melalui dua metode: uji internal kabinet dan uji eksternal kabinet.
2. Uji Karakteristik Peralatan di Dalam Switchgear
Uji internal kabinet dilakukan dalam dua putaran. Pada putaran pertama, plug injeksi arus rendah digunakan; plug ini mudah dipasang—hanya dimasukkan langsung ke dalam soket instalasi kabel di dalam switchgear. Pada putaran kedua, plug uji tegangan tinggi dimasukkan ke dalam soket instalasi kabel di dalam switchgear dan dikencangkan dengan sekrup untuk memasukkan tegangan uji ke peralatan yang diuji.
2.1 Uji Putaran Pertama
2.1.1 Uji Pemutus Sirkuit Vakum
Pada putaran ini, uji karakteristik mekanis dan uji mekanisme operasi dilakukan terlebih dahulu, keduanya menggunakan alat uji karakteristik dinamis pemutus sirkuit. Dua unit switchgear tetangga dikelompokkan bersama. Tiga ujung uji fase dihubungkan di satu ujung, dan ujung lainnya di-ground. Karakteristik mekanis dan tegangan operasi coil dari dua pemutus sirkuit seri diukur secara terpisah—yaitu, ketika mengukur karakteristik mekanis satu pemutus sirkuit, pemutus sirkuit lainnya ditutup untuk menjadi jalur uji. Metode uji identik dengan prosedur standar. Untuk panel pemutus bus-tie 9AH, yang menghubungkan bus utama dan bus bantu sistem dua bus, dapat dihubungkan seri dengan pemutus kiri 10AH dan pemutus kanan 8AH (total tiga pemutus) untuk menggunakan jalur uji 10AH dan 8AH.
2.1.2 Uji Resistensi Kontak DC Rangkaian Konduktif dan Sambungan Plug Bus
Untuk mengukur resistensi kontak semua pemutus sirkuit vakum, saklar pemutus bus utama/bantu, dan sambungan plug bus utama/bantu, unit switchgear tetangga masih dikelompokkan berpasangan, tetapi diuji secara berurutan—yaitu, 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Untuk setiap pasangan, ketika saklar pemutus bus utama (atau bantu) dari dua unit switchgear tetangga ditutup, resistensi kontak DC tiga fase dari jalur bus utama (atau bantu) yang sesuai diukur. Alat uji resistensi loop digunakan dengan arus uji sekitar 100 A. Misalnya, untuk pemutus bus-tie 9AH, dapat dihubungkan seri dengan 10AH kiri dan 8AH kanan untuk membentuk dua jalur uji: 10AH–bus utama–9AH–bus bantu–8AH dan 10AH–bus bantu–9AH–bus utama–8AH. Metode uji sama dengan unit switchgear lainnya, dengan nilai resistensi berkisar antara 200 hingga 300 μΩ.
2.1.3 Uji Transformator Arus
Bagian konduktif primer transformator arus khusus yang diisolasi gas yang dipasang di dalam kabinet tertutup di dalam enklosur; oleh karena itu, uji mereka harus diselesaikan secara bersamaan selama uji internal kabinet. Pada putaran ini, uji rasio, pemeriksaan polaritas, dan uji kurva karakteristik eksitasi dilakukan terlebih dahulu. Uji-ujian ini dilakukan menggunakan alat uji transformator multifungsi otomatis sepenuhnya.
Untuk uji rasio dan pemeriksaan polaritas: konfigurasi sirkuit uji konsisten dengan uji karakteristik mekanis pemutus sirkuit—yaitu, dua unit switchgear tetangga dikelompokkan, dengan pemutus sirkuit dan saklar pemutus bus sisi yang sama ditutup. Arus besar diinjeksikan fase per fase, dan arus sekunder yang terinduksi diambil dari terminal arus sekunder yang sesuai untuk mengukur rasio dan polaritas semua transformator arus yang tersambung seri dalam loop. Metode uji identik dengan prosedur standar.
Untuk uji kurva karakteristik eksitasi: uji ini hanya memerlukan sirkuit primer terbuka dan dapat dilakukan kapan saja. Mengingat bahwa uji ini menggunakan peralatan uji yang sama dan berbagi terminal arus sekunder yang sama dengan uji rasio—yaitu, arus uji diinjeksikan melalui terminal arus sekunder yang sesuai—dapat dilakukan secara bersamaan dengan uji rasio untuk meningkatkan efisiensi kerja.
2.2 Uji Isolasi Peralatan di Dalam Switchgear
Pada putaran uji kedua, uji isolasi switchgear dan busbar dilakukan secara bersamaan, termasuk: uji isolasi bagian hidup pemutus sirkuit terhadap tanah dan antar kontak, uji isolasi bagian hidup disconnector bus utama/pendukung terhadap tanah dan antar kontak, uji isolasi trafo arus primer ke sekunder dan ke tanah, serta uji isolasi semua bus utama/pendukung internal dan bagian konduktif lainnya terhadap tanah dan antar fasa.
Setiap unit switchgear dikenakan tegangan sebanyak dua kali. Pertama, bus utama dan pendukung di dalam kabinet diground melalui unit switchgear yang dipilih—yaitu, pemutus sirkuit dan disconnector bus utama (atau pendukung) dari unit switchgear yang dipilih ditutup. Kemudian, pemutus sirkuit bus-tie dan disconnector bus utama/pendukungnya ditutup, dan kabel grounding sementara dipasang pada soket kabel dari unit switchgear tersebut, sehingga mengground seluruh sistem bus utama dan pendukung di dalam kabinet.
Unit switchgear yang diuji menggunakan stopkontak uji tegangan tinggi, yang dipasang dengan rapat ke soket kabel untuk memperkenalkan tegangan uji.
Selama penerapan tegangan pertama ke unit switchgear, pemutus sirkuitnya terbuka, dan disconnector bus utama tiga posisi disetel ke posisi grounding (atau disetel ke posisi layanan dengan bus diground di tempat lain), memungkinkan uji tahanan tegangan antara trafo arus primer-ke-sekunder dan primer-ke-tanah, serta antar kontak pemutus sirkuit.
Selama penerapan tegangan kedua, pemutus sirkuit ditutup, dan disconnector bus utama dan pendukung tiga posisi berada dalam posisi terbuka, memungkinkan uji tahanan tegangan seluruh perakitan pemutus sirkuit ke tanah dan antar kontak disconnector bus utama/pendukung.
Untuk ruang khusus pemutus sirkuit bus-tie 9AH, uji-uji dapat dijadwalkan bersama dengan uji tahanan tegangan bus utama dan pendukung, memerlukan total tiga kali penerapan tegangan. Selama penerapan tegangan pertama, pemutus sirkuit bus-tie dan disconnector bus utama ditutup, sementara disconnector bus pendukung terbuka. Bus pendukung diground melalui unit switchgear lain, dan tegangan uji diperkenalkan ke bus utama melalui unit switchgear tertentu. Uji tahanan tegangan kemudian dilakukan pada sistem bus utama, seluruh pemutus sirkuit bus-tie ke tanah, dan celah kontak disconnector bus pendukung, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Selama penerapan tegangan kedua, pemutus sirkuit bus-tie dan disconnector bus pendukung ditutup, sementara disconnector bus utama dibuka. Bus utama diground melalui unit switchgear lain, dan tegangan uji diperkenalkan ke bus pendukung melalui unit switchgear tertentu. Uji tahanan tegangan kemudian dilakukan pada sistem bus pendukung, seluruh pemutus sirkuit bus-tie ke tanah, dan celah kontak disconnector bus utama.
Selama penerapan tegangan ketiga, celah kontak pemutus sirkuit bus-tie diuji melalui bus pendukung. Secara khusus, disconnector bus pendukung bus-tie ditutup, pemutus sirkuit bus-tie dibuka, dan disconnector bus utama bus-tie disetel ke posisi "ground". Tegangan uji diperkenalkan ke bus pendukung melalui unit switchgear tertentu untuk melakukan uji tahanan tegangan pada celah kontak pemutus sirkuit bus-tie.
3.Uji Diluar Switchgear
Untuk peralatan seperti pelindung petir, trafo tegangan, dan kabel, semua uji diselesaikan sebelum pemasangan.
3.1 Uji Pelindung Petir Oksida Logam
Semua ruang pemutus sirkuit pada Bagian Bus 35 kV III (kecuali ruang bus-tie) dilengkapi dengan pelindung petir oksida logam, tanpa celah, terlindung, dan plug-in. Uji dilakukan sebelum pemasangan pelindung. Tahanan isolasi diukur sebelum dan setelah uji. Generator tegangan tinggi DC digunakan, dan uji dilakukan sesuai spesifikasi produsen:
Tegangan DC referensi pada 1 mA ≥ 73 kV
Arus bocor pada 75% U₁ₘₐ ≤ 50 μA
Selama uji, lengan insulasi khusus harus dipasang pada terminal tegangan tinggi pelindung; jika tidak, di udara lingkungan, flashover permukaan akan terjadi karena tegangan tinggi dan jarak kecil, merusak isolasi permukaan pelindung—membuat uji tidak mungkin dan berisiko merusak peralatan.
3.2 Uji Trafo Tegangan (VT)
Total 14 trafo tegangan fase tunggal, plug-in, khusus kabinet gas-insulated dipasang pada Bagian Bus 35 kV III. VT bus berbeda dari VT jalur dalam hal memiliki gulungan residu tambahan untuk pengukuran tegangan nol urutan.
Uji Rasio dan Polaritas: Pengujian rasio tegangan antara gulungan primer dan setiap gulungan sekunder (termasuk gulungan residu) dan verifikasi hubungan polaritas dilakukan menggunakan alat pengujian multifungsi CT/VT.
Kurva Karakteristik Eksitasi: Menggunakan alat pengujian yang sama, tegangan eksitasi diterapkan ke gulungan sekunder, dan kurva eksitasi dicatat pada 20%, 50%, 80%, 100%, dan 120% tegangan nominal sekunder (yaitu 20 V, 50 V, 80 V, 100 V, dan 120 V).
Selama uji, topi insulasi sementara (insulator kerucut dalam) harus dipasang pada terminal tegangan tinggi primer; jika tidak, flashover permukaan akan terjadi, merusak isolasi dan mencegah tegangan uji mencapai nilai yang diinginkan.
Tahanan DC Gulungan: Tahanan DC dari gulungan primer dan sekunder setiap VT diukur.
Pengujian Tegangan Tahan AC: Karena VT ini dirancang khusus untuk switchgear terisolasi gas, isolasi eksternalnya tidak dapat menahan tegangan uji tinggi saat diuji di luar kabinet. Oleh karena itu, tidak dilakukan pengujian tahan tegangan AC frekuensi daya pada belitan primer. Sebagai gantinya, digunakan pengujian tegangan induksi. Pengujian induksi ini dapat dikombinasikan dengan pengujian karakteristik eksitasi—menerapkan tegangan selama 1 menit pada 120 V di sisi sekunder.
Terapkan 3 kV AC (frekuensi daya) selama 1 menit antara terminal belitan primer N dan semua belitan lainnya/tanah.
Terapkan 2 kV AC (frekuensi daya) selama 1 menit antara setiap belitan sekunder (atau sisa) dan semua belitan lainnya/tanah.
Pengujian Komponen Tambahan: Ukur resistansi DC dari sekering sisi primer setiap VT dan periksa resistansi isolasi dari pelindung celah loncatan netral.
4.Pertimbangan Selama Pengujian
4.1 Kondisi Dasar Sebelum Pengujian
Indikator tekanan gas SF₆ harus berada dalam kisaran hijau normal.
Rangka switchgear harus dihubungkan ke tanah secara andal, dengan resistansi pentanahan memenuhi persyaratan.
Verifikasi bahwa posisi aktual dan indikator status pemisah tiga posisi serta pemutus sirkuit benar.
Semua soket yang tidak digunakan pada peralatan yang diuji harus disegel dengan colokan isolasi.
Selama pengujian tahan tegangan AC, lubang terminasi kabel, lubang pemasangan penangkap petir, dan lubang pemasangan VT pada bay yang menerima tegangan harus disegel dengan colokan isolasi khusus; area yang tidak dialiri listrik tidak memerlukan penyegelan.
Pastikan bahwa ujung busbar disegel dengan colokan isolasi dan kedua kabinet ujung tertutup sepenuhnya.
4.2 Karakteristik Khusus Pengujian Tegangan Tinggi
Karena kekuatan isolasi eksternal VT di luar kabinet tidak mencukupi, pengujian tegangan induksi pada belitan primer harus dikombinasikan dengan pengujian eksitasi pada tegangan rendah, yang tidak sepenuhnya mereplikasi kondisi tahan standar. Selain itu, pengukuran resistansi kontak DC mencerminkan resistansi total dari seluruh jalur seri—termasuk pemutus sirkuit, pemisah, sambungan bus plug, dan primer CT—sehingga sulit untuk mengidentifikasi komponen spesifik mana yang melebihi batas yang diizinkan jika nilai total berada di luar spesifikasi.
4.3 Sifat Khusus Metode Pengujian Tegangan Tinggi
Karena pengujian langsung terhadap peralatan yang tersegel di dalam enclosure berisi gas tidak dimungkinkan, rangkaian uji harus dibentuk menggunakan unit switchgear dan busbar yang berdekatan. Oleh karena itu, pengujian menyeluruh terhadap seluruh Bagian Bus 35 kV III hanya dapat dilakukan ketika sistem bus dalam keadaan mati. Namun, beberapa pengujian dapat dilakukan pada bay-bay yang dimatikan secara individual:
Semua pengujian CT (kecuali pengujian rasio)
Pengujian tahan pada celah kontak pemutus sirkuit dan bagian sisi saluran
Pengujian karakteristik mekanis pemutus sirkuit (kecuali pemutus sirkuit penghubung bus)
Semua pengujian pada komponen yang dapat dilepas seperti kabel, penangkap petir, dan VT
4.4 Pertimbangan Khusus untuk Standar Pengujian
Selama pengujian tahan AC internal, karena pemutus sirkuit, pemisah, CT, dan busbar diuji secara bersamaan, tegangan uji harus dibatasi hingga rating tahan terendah di antara mereka—76 kV (standar CT)—yang menghasilkan tingkat tegangan lebih rendah dari optimal untuk komponen lainnya. Setelah melepas belitan sekunder untuk pengujian, kabel asli harus segera dipasang kembali untuk menghindari kontak buruk atau rangkaian terbuka.
5.Kesimpulan
Pengujian tegangan tinggi pada switchgear terisolasi gas kompak melibatkan tantangan unik dan persyaratan operasional yang sangat kompleks. Oleh karena itu, pemahaman mendalam tentang karakteristik peralatan sangat penting. Memilih peralatan uji dan metodologi yang sesuai dengan karakteristik ini, serta merangkum prosedur dan standar pengujian yang efektif, memberikan referensi berharga dan dasar teknis untuk menyelesaikan tantangan teknik serupa.
